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Monday, July 23, 2018

SYNTHETIC GENOMICS






SYNTHETIC GENOMICS: FROM READING TO WRITING

After completing the Human Genome Project (3 billion letters), many scientists were initially dedicated to its reading and interpretation, but as advances were realized in this area, emerged the creation of CRISPR technique to edit the genome with the perspective of conducting experimental studies and trying to cure certain genetic diseases. Now a consequential idea begins to materialize in the head of certain geneticists with broader visions: to endow human populations with resistance to as much infection as possible, to certain immune diseases, prolonging their useful lives and endowing them with extended cognitive capacities (transhumanist vision). Now, it is talk discreetly about designing in a computer and manufacturing a human synthetic genome, in the next 10 years, improving the synthesis of DNA. A few weeks ago, at the Harvard-Boston medical school, 150 attendees gathered, not to discuss the possibility of generating a new genome of 3 trillion chemical units, but another with a smaller number after eliminating junk DNA, in order to generate a more stable genome. There is talk about regenerating extinct animal and plant species. Geneticist George Church (Harvard Medical School), who has recently started writing a genome from scratch, says that his project does not aim to create human beings, but to insert artificial genomes into certain cell lines in order to see if the created has better functionalities, to then apply what has been learned to animals, plants and microbes, respecting established ethical criteria, because cells have lower costs and greater industrial applications. The results of this synthetic genomic biology will be used to cure blindness, sickle cell disease, thalassemia, prevent HIV and hepatitis, introduce genetic resistance to malaria, create organs in pigs and transplant them and make small non-transgenic changes in plants. emphasizing that, although there is always the possibility that someone employs these techniques inappropriately, these would be easily detected, given the prolonged time to perform them. The project devised in 2012, by Church, Jef Boeke (Institute for Genetic Systems at NYU) and Andrew Hessel (Human Genomic, Inc.), to be developed in a single cell line, has been named: "HGP-Write: Testing Large Synthetic Genomes in Cells ", will try to change cellular DNA, adding foreign genes or changing the letters to make drugs, generate genetically modified crops, make genetic changes in embryos, in a gene or in a whole genome. Church refers having replaced the words of 70 million copies of  one of his  book by nucleotide initials stored in a small portion of DNA, so that soon each person can have a superb library with little energy and great longevity. Church and other geneticists believe that this revolution should begin by making complex chemical changes in yeast, making flavors and fragrances, which requires not only adding a gene (such as to make insulin), but numerous genes in order to create a large chemical production in the DNA. While current techniques only generate 200 pairs of linked chemical bases, a single gene can have hundreds or thousands of base pairs. According to Dr. Endy Zoloth (Bioengineering at Stanford University), the cost of synthesizing genes has decreased from $ 4 dollars for a pair of bases (2003) to 3 cents, so the total cost of synthesizing a complete genome would cost $ 100,000 within 20 years.  J. Craig Venter (Celera Genomics, Synthetic Genomics, J.C.Venter Institute), which recently synthesized the genome of a bacteria of 1 million base pairs, has synthesized this year a more original bacterial genome of 500,000 base pairs. Boeke is synthesizing the genome of a yeast of 12 million base pairs. Although some scientists like Jeremy Minshull (DNA2.0, Inc.) believe that, given the high costs, it will be difficult to synthesize the total genome of a human being, most geneticists believe that it will be possible to achieve this goal before 2050.

GENOMICA SINTETICA: DE LA LECTURA A LA ESCRITURA

Tras completar el proyecto genoma humano (3 billones de letras) y dedicarse inicialmente a su lectura e interpretación, se realizaron avances en esta área, destacando la creación de la técnica CRISPR para editar el genoma con la perspectiva de realizar estudios experimentales e intentar curar ciertas enfermedades genéticas. Ahora empieza a materializarse cierta idea consecuencial en la cabeza de ciertos   genetistas con visiones más amplias: dotar a poblaciones humanas de resistencia a cuanta infección sea posible, a ciertas enfermedades inmunes, prolongando sus vidas útiles y dotándolos de capacidades cognitivas ampliadas (visión transhumanista, implícita).  También se habla discretamente de diseñar en una computadora y fabricar un genoma sintético humano, en los próximos 10 años, mejorando la síntesis del DNA.   Hace algunas semanas atrás, en la escuela medica de Harvard-Boston, se reunieron 150 asistentes, no para discutir la posibilidad de generar un nuevo genoma de 3 billones de unidades químicas, sino otro con un número menor tras eliminar el DNA basura, a fin de generar un genoma más estable. Se habla de regenerar especies animales y vegetales extinguidas.  El  genetista George Church (Harvard Medical School), que recientemente ha empezado a escribir un genoma desde cero con ayuda de la técnica CRISPR, dice  que su  proyecto no tiene por meta crear seres humanos, sino insertar genomas artificiales  en ciertas líneas celulares  a fin de ver si lo creado  tiene mejores funcionalidades, para luego aplicar lo aprendido a   animales, plantas y microbios, respetando  criterios éticos establecidos, porque las células tienen menor coste y mayores aplicaciones industriales. Los resultados de esta biología genómica sintética serviran para curar la ceguera, la drepanocitosis, la talasemia, prevenir el HIV y la hepatitis, introducir resistencia genética a la malaria, crear órganos en cerdos y trasplantarlos y realizar pequeños cambios no transgénicos, en las plantas, enfatizando que, aunque siempre existe la posibilidad de que alguien emplee estas técnicas inapropiadamente, estos serían fácilmente detectados, dado el tiempo prolongado para realizarlos. El proyecto ideado el 2012, por Church,  Jef Boeke (Institute for Systems Genetic at NYU) y Andrew Hessel (Human Genomic, Inc.), a ser desarrollado en una única línea celular,  ha sido denominado: “HGP-Write: Testing Large Synthetic Genomes in Cells”, intentara  cambiar el  DNA celular,  añadiéndole genes extraños o cambiando las letras para fabricar drogas,  generar cosechas genéticamente modificadas,  realizar cambios genéticos en embriones, en un gen o en un genoma entero.  Church, refiere haber reemplazado las palabras de 70 millones de copias de un libro suyo por iniciales de nucleótidos almacenándolos en una pequeña porción del DNA, con lo que dentro de poco cada persona podrá tener una superbiblioteca con escaso requerimiento de energía y gran longevidad. Church y otros genetistas opinan que esta revolución debería iniciarse realizando cambios químicos complejos en levaduras, fabricando saborizantes y fragancias, lo que requiere no solo añadir un gene (como para fabricar insulina), sino numerosos genes a fin de crear una gran producción química en el DNA.  Mientras las técnicas actuales solo generan 200 pares de bases químicas unidas, un solo gene puede tener cientos o miles de pares de bases. Según el Dr.  Endy Zoloth (Bioengineering at Stanford University), el costo de sintetizar genes ha disminuido de $ 4 dólares por un par de bases (2003) a 3 centavos, con lo que el costo total de sintetizar un genoma completo costaría $100,000 dentro de 20 años.  J. Craig Venter (Celera Genomics, Synthetic Genomics, J.C.Venter Institute), que hace poco sintetizo el genoma de una bacteria de 1 millón de pares de bases, ha sintetizado este año un genoma bacteriano más original de 500,000 pares de bases.   Boeke está sintetizando el genoma de una levadura de 12 millones de pares de bases. Aunque algunos científicos como Jeremy Minshull (DNA2.0, Inc.), creen que, dado los altos costos, será difícil sintetizar el genoma total de un ser humano, la mayoría de los genetistas creen que será posible lograr esta meta antes del 2050.


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Sunday, June 24, 2018

NANONEURONS










IS HENRY MARKRAM, RIGHT?

Apparently, the latest advances in neuroscience (neuromorphism), seem to give the reason (“technologically reproduce the characteristics of the human brain” “brain-inspired computing”), to  the South African-Israeli researcher. Let's see. In 2015, researchers from the Swedish Medical Nanoscience Center, Deparment of Neuroscience (Karolinska Institut) and Linköping University, under the leadership of the microbiologist Agneta Richter-Dahlfors, created an organic bioelectronic device, made of conductive polymers, which, by imitating the functioning of human neurons,  were called artificial neurons. As detailed Agneta (see video), the artificial device works by sensitizing one of its ends with chemical signals stored in glass containers containing neurotransmitters (acetylcholine and others), whose energy is converted into electrical action potentials, traveling along the artificial neuron axon, reaching the distal end (synapse), where the electrical signal will induce a new release of chemical signals, which by diffusion will retransmit the signals to the next neuron and if they were alive could be monitored. According to the review of Agneta (An organic electronic biomimetic neuron enables self-regulated neuromodulation Daniel T. Simon, Karin C. Larsson, David Nilsson, Gustav Burström, Dagmar Galter, Magnus Berggren, Agneta Richter-Dahlfors Biosensors & Bioelectronics, 22 April 2015, 71, 15 2015, Pages 359-364 Biosensor & Bioelectronic), the device will improve the treatment of neurological disorders dependent on treatments based on traditional electrical stimulation. The stimulation of artificial neurons with specific signals from different parts of the body, will cause their electrical potentials to bypass the damaged neurons, restoring the neural function. At that time, Angela hoped that with the miniaturization of the device, its implantation in the human body would be possible and that by adding wireless processes the biosensor would be inserted in any part of the body, releasing neurotransmitters over long distances enabling self-control of neuromodulation and remote control of the sensitivity and delivery of chemical and electrical signals. However, rapid advances in this area from 2015 to 2018 have allowed the creation of artificial nanoneurons (size: 10-9 m), simulating much better the functions of human brain neurons and, currently with training of just 5 minutes, they perform numerical calculations and graphics recognition, accelerating in this way the advances in Deep Learning, expecting in 50 years, to have an artificial human brain superior to the human one. According to Sylvain Saïghi, it is expected to have up to 100 000 artificial synapses interconnected soon. In the effort to build an artificial brain, there are several problems to be solved. In the first place, the energy to be used to make an artificial brain work would be enormous, which contrasts with the minimum energy used by the human brain to simultaneously handle billions of neurons. In this sense they begin to be used already: nanochips containing nanomagnetos of boron and iron (nanoneuron of Julie Grollier’s team), that will allow better energetic similarities with the human cerebral neurons (Jacob Torrejon et al., "Neuromorphic Computing with Nanoscale Spintronic Oscillators", doi: 10.1038/nature23011, 2017). News that has created the specialty called neuromorphism (neurological systems of small size), foreseeing a new era for artificial intelligence (AI), which is expected that new computers will have apart from the architecture of Neumann, neurons and synapses so powerful as the human brain.

TIENE RAZÓN HENRY MARKRAM?

Al parecer, los últimos avances en neurociencia (neuromorfismo), parecen darle la razón (“reproducir tecnológicamente las características del cerebro humano”” computación inspirada en el cerebro humano”), al investigador sudafricano-israelí. Veamos. El 2015, investigadores del Swedish Medical Nanoscience Centre, Deparment of Neuroscience (Karolinska Institut) y de la Linköping University, bajo el liderazgo de la microbióloga Agneta Richter-Dahlfors, crearon un dispositivo bioelectrónico orgánico, fabricado con polímeros conductivos, que, al imitar el funcionamiento de neuronas humanas, fueron denominados neuronas artificiales. Según detallo Agneta (ver video), el dispositivo artificial funciona  al  sensibilizar  uno de sus extremos con  señales químicas almacenadas  en  recipientes  de vidrio conteniendo neurotrasmisores (acetilcolina y otros), cuya  energía es convertida en potenciales de acción eléctrica,  que viajando a lo largo del axón neuronal artificial,   alcanzan  el  extremo distal (sinapsis), donde la señal eléctrica inducirá una nueva  liberación de señales químicas,  que mediante  difusión retrasmitirán  las señales  a la siguiente  neurona y que si estuviesen vivas podrían ser  monitoreadas.  Según la reseña de Agneta (An organic electronic biomimetic neuron enables auto-regulated neuromodulation Daniel T. Simon, Karin C. Larsson, David Nilsson, Gustav Burström, Dagmar Galter, Magnus Berggren, Agneta Richter-Dahlfors Biosensors & Bioelectronics, 22 April 2015,  71, 15 2015, Pages 359–364 Biosensor & Bioelectronic), el  dispositivo,  mejorara el tratamiento de  desórdenes neurológicos dependientes de tratamientos basados en la  tradicional estimulación eléctrica.  La estimulación de las neuronas artificiales con señales especificas procedentes de distintas partes del cuerpo, hará que sus potenciales eléctricos   bypaseen a las neuronas dañadas, restableciéndose la función neural. Por entonces, Angela esperaba que con la miniaturización del dispositivo su implantación en el cuerpo humano sería posible y que al añadirse procesos inalámbricos el biosensor seria   insertado en cualquier parte del cuerpo, liberando neurotransmisores a grandes distancias posibilitándose el autocontrol de la neuromodulación y el control remoto de la sensibilidad y liberación de las señales químicas y eléctricas.  Empero, rápidos avances en esta área desde el 2015 hasta el 2018, han permitido la creación de nanoneuronas artificiales (tamaño:10-9 m), simulando mucho mejor las funciones de neuronas cerebrales humanas y, que actualmente   con entrenamientos de apenas 5 minutos, realizan cálculos numéricos y reconocimiento de gráficos, acelerando de este modo los avances en Deep Learning, esperándose dentro de 50 años, contar con un cerebro humano artificial superior al humano. Según Sylvain Saïghi, se espera contar pronto con hasta 100 000 sinapsis artificiales interconectadas. En el empeño de construir un cerebro artificial, hay varios problemas por resolver. En primer lugar, la energía a emplear para hacer funcionar un cerebro artificial seria enorme, lo que contrasta con la mínima energía que emplea el cerebro humano al manejar simultáneamente billones de neuronas.  En este sentido empiezan a emplearse ya: nanochips conteniendo nanomagnetos de boro e hierro (nanoneurona del equipo de Julie Grollier), que permitiran mejores similaridades energéticas con las neuronas cerebrales humanas (Jacob Torrejon et al., "Neuromorphic Computing with Nanoscale Spintronic Oscillators", doi: 10.1038/ nature23011, 2017). Novedades que han creado la especialidad denominada neuromorfismo (sistemas neurológicos de pequeño tamaño), augurándose una nueva era para la Inteligencia artificial (AI), con lo que se espera que las nuevas computadoras dispondrán aparte de la arquitectura de Neumann, de neuronas y sinapsis tan poderosas como el cerebro humano.

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Wednesday, May 09, 2018

Brain organoids











BRAIN  ORGANOIDS
Since 6 years ago (2012), scale projects began to be developed in Europe and USA, to unravel the cerebral functioning, within them: I) The European project: Human Brain Project, with the aim of performing a perfect simulation of the brain in supercomputers. Scheduled to present achievements within 10 years, European governments committed to invest 1200 million euros in the attempt. Through reverse engineering (study of parts of everything, until inferring the original total design) and mathematical models, European scientists waited at the end of the project: modeling drugs, creating high-performance computers and improving robotics and artificial intelligence. Despite some administrative and hierarchical problems (a single scientific view), the project continued, although with many criticisms for not having relevant achievements and being more focused on external aspects (supercomputers), than on  the brain II) In 2013,  started the American Project: Brain (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies), with only 100 million dollars of budget, but endowed with a more practical vision,  several scientific visions and being more focused on internal aspects of the brain, achieving in a short time to identify 97 new brain  circuits, correlations between brain function and behavior, new areas of storage of information, interactions between neurons and neural circuits, new methods to analyze brain function (optogenetics) and   creation of new medical neurological devices. Also: III) studies of the connectome (map of interneuronal connections) and: IV) the Mapseq (map of neuronal projections), developed by Anthony Zador. To the above has been added in recent years various studies on: V) brain organoids (small masses of brain tissue), extracted from rodents or humans (neurosurgery of alive patients or shortly after death), maintained in laboratories with the necessary nutrients, being also possible to generate them from stem cells or induced stem cells (from the skin). Currently, it is intended to generate larger organoids, equipping them with blood vessels, although this growth already begins to generate ethical problems. It has been reported that after applying light in a region where cells of the retina coexisted with other brain cells, stimulation with light achieved an organoid response, requiring guides to identify sensations of pleasure, pain or stress.  If signs of consciousness appear in an organoid, it will be necessary to protect its rights. Brain organoids are used to study:  functioning stem cell differentiators, which are self-organized into structures that resemble certain human brain regions, and can be combined with other regions generating brain assembloids that serve to study the formation of neural circuits and cellular interactions between different regions. In vivo, cerebral organoids receive primitive sensory inputs, but ex vivo organoids have no sensory inputs and can not communicate with other brain regions or generate motor outputs. It is possible to manipulate the discharges of specific neurons using optogenetics (light to activate neurons, genetically modified). Transplants are also performed: human cells derived in vitro from stem cells are inserted into animal brains (rodents), while the fetus is developing or after it has been born, generating chimeras. Human glial cells have been transplanted into mice, the same ones that learn best. Human stem cells have been transplanted into pig embryos in early stages, which were then transferred to surrogate (surrogate) sows embryos where they were developed until the first trimester. Human brain organoids have been transplanted into rodents. Thanks to the above, ethical problems continue to grow: ¿is it possible that brain tissue removed from a living person retains some memory? Will have animal-human chimeras, some form of consciousness? If a transplant of this type reverses brain function, will the definition of brain death, change? Who will be responsible for a removed brain organoid? Must we eliminate mice with advanced cognitive ability? Must the entire information from this type of experiments be shared or some parts of the reports be deleted?
ORGANOIDES   CEREBRALES
Desde hace 6 años (2012), se empezaron a desarrollar en Europa y USA proyectos a escala, para desentrañar el funcionamiento cerebral, dentro de ellos: I) Proyecto europeo: Human Brain Project, con la pretencion de realizar una simulación perfecta del cerebro en supercomputadoras. Programado para presentar logros dentro de   10 años, los gobiernos europeos se comprometieron a invertir 1200 millones de euros en el intento. Mediante ingeniería reversa (estudio de partes del todo, hasta inferir el diseño total original) y modelos matemáticos, los científicos europeos esperaban al terminar el proyecto: modelar drogas, crear computadoras de alta performance y mejorar la robotica y la inteligencia artificial. Pese a algunos problemas administrativos y jerárquicos (una sola visión científica), el proyecto continuo, aunque con no pocas criticas por no contar con logros de relevancia y estar mas   focalizado en aspectos externos (supercomputadoras), al cerebro II) El 2013, se inicio el Proyecto americano: Brain (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies), con apenas 100 millones de dolares de presupuesto, pero dotada de  una visión mas practica, premunida de  varias visiones científicas  y estar   mas centrada en   aspectos internos del cerebro logrando en poco tiempo  identificar 97 nuevas rutas cerebrales,  correlaciones entre la función cerebral y la conducta, nuevas áreas de  alamacenamiento de la información,  interacciones entre neuronas y circuitos neurales,  nuevos métodos para analizar la función cerebral (optogenetica) y  creación de nuevos dispositivos neurológicos médicos.    Tambien: III) estudios del conectoma (mapa de conexiones interneuronales) y: IV) el Mapseq (mapa de proyecciones neuronales, desarrollado por Anthony Zador). A lo anterior se ha agregado en los últimos años diversos estudios sobre: V) Organoides cerebrales (pequeñas masas de tejido cerebral), extraidas de roedores o humanos (neurocirujia de pacientes vivos o poco después de la muerte), mantenidas en laboratorios con   nutrientes necesarios, siendo también   posible generarlos a partir de    células madre o células madre inducidas, de la piel. Actualmente, se intenta generar organoides de mayor tamaño, dotándolos de vasos sanguíneos, aunque este crecimiento empiece ya a generar   problemas éticos.  Se ha reportado que después de aplicar[VZMM1] [VZMM2]  luz en una región donde células de la retina, coexistían con otras cerebrales, la estimulación con la luz lograba una respuesta del organoide, necesitándose guias para identificar sensaciones de placer, dolor o estrés; si aparecen signos de conciencia en un organoide, será necesario proteger sus derechos. Los organoides cerebrales son usados para estudiar el funcionamiento cerebral y   enfermedades neurológicas y mentales (autismo, zika, esquizofrenia).    Para generar organoides a partir de células madre se emplean factores de señales y diferenciadores de células madre, las mismas que se autorganizan en estructuras que semejan ciertas regiones cerebrales humanas, pudiendo combinarse con otras regiones generando brain assembloids que sirven para estudiar la formación de circuitos neurales e interacciones celulares entre diferentes regiones. Los organoides cerebrales in vivo reciben input sensorial primitivos, empero los organoides ex vivo no tienen inputs sensoriales y no pueden comunicarse con otras regiones cerebrales o generar outputs motores. Es posible manipular las descargas de neuronas especificas usando optogenetica (luz para activar neuronas, genéticamente modificadas). Tambien se realizan trasplantes:  células humanas derivadas in vitro de células madre son insertadas al interior de cerebros animales (roedores), mientras el feto esta desarrollándose o después que ha nacido generándose quimeras.  Se ha trasplantado células gliales humanas a ratones, los mismos que aprenden mejor. Se han trasplantado células madre humanas a embriones de cerdo en primeros estadios, que luego fueron    transferidos a embriones de cerdas surrogadas (sustitutas) donde se desarrollaron hasta el primer trimestre. Se han transplantado organoides cerebrales humanos a roedores. Merced a lo anterior, los problemas éticos continúan creciendo: ¿es posible que el tejido cerebral removido de una persona viva retenga algo de memoria? Tendran las quimeras animal-humano, alguna forma de conciencia?  ¿Si un trasplante de este tipo revierte la función cerebral, cambiara la definición de muerte cerebral? ¿Quien será el responsable de un organoide cerebral eliminado? ¿Eliminaremos a ratones con avanzada capacidad cognitiva? ¿Se compartirá la totalidad de la información de este tipo de experimentos o algunas partes de los informes, serán eliminados?

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Friday, April 13, 2018

EMOTIONS



                                            From la Recherche:7 characteristic of emotions



UP TO DATE IN EMOTIONS
Recent studies related to emotions are refounding this area called now: affective neuroscience. The changes are enormous, namely: 1) Although there are structures that process emotions (amygdala, orbitofrontal cortex, ventral striatum), it is no longer accepted that emotions and/or cognitive activities are located in specific compartments and/or separated. There is consensus rather that the emotional processing areas are mixed with circuits that have other brain functions. 2) Functionally, the most refined logical thought needs emotion. Without this, there is no possible reasoning or decision making. Memory, reasoning, planning, making decisions, need emotion. Emotions are not separated from the cognitive processes, contrary they are evolutionarily interrelated by processes whose initial purpose had to do with saving the life of most living organisms 3) Knowledge that could regulate or autoregulate (artificially inhibiting the activity of the amygdala), certain runaway emotions of early childhood, preventing them from damaging the personality of some children forever. According to La Recherche, who publishes an extensive interview with David J. Anderson (Seymour Benzer Professor of Biology, Tianqiao and Chrissy Chen Institute for Neuroscience Leadership Chair/Howard Hughes Medical Institute) and Ralph Adolphs (Professor of Psychology, Neuroscience, and Biology/Director, Caltech Brain Imaging Center), authors of the book: The Neuroscience of Emotion, Princeton University Press, 376 p., to be published in June 2018, which recounts the saga  and recent discoveries of processes linked to emotions. We add some visions and excerpts from this interesting interview: 4) Both are decided to refound affective neuroscience, using optogenetics, fMRI, so-called biomarkers of emotions. 5) Explain evolutionarily, how emotions and cerebral cognitive processes developed. 6) According to D. J. A, the first scientific views of emotions were expressed by Charles Darwin in: The Expression of Emotions in Man and Animals (1872), who considered the nervous system as the key to interpreting emotions. 7) D.J.A. defines the emotions as internal states, which affect the body and the mind and that in the book to be published, the construction of the foundational principles of the science of emotions will be seen, proposing both researchers the adoption of a common structure of use, for psychologists and neurologists. 8) Scientific literature refers to: game, anger, fear, sadness, surprise and disgust, as primary emotions, idea that both researchers expect to be revised, because emotions existed before the words and when they were labeled inadequate common use words were used to characterize them. Instead of giving them a name they should be defined by a list of characteristics (See fig. 1, from La Recherche), that reflect the state of the subject, which helps them make critical decisions for their survival and reproduction. The idea is that emotions were born when simple reflexes were not enough to survive. Better learning, more sensitivity, and flexibility were needed. Emotions would thus be an evolutionary invention, in which complex cognitive processes (thinking and reasoning) would have been added to primitive reflexes. 9) Emotions would be part of a package of behavioral responses, facing particular situations that could be quickly deployed, a cost-benefit issue of a decision made.  Emotions would not be an obstacle to decision making, conversely, decision making would be preceded by an emotional and a cognitive way, with our brain deciding which one to use according to the circumstances. In the opinión of Antonio Damasio, when a decision is made, the consequences are evaluated in advance, associating the results with positive or negative coded values ​​in the brain, for future corporal states. We make decisions to feel better. 10) Concepts of application to the neuro-economy that has developed computational models of decision-making taking into account the emotions and also to the consolidation of memory, since it tends to better remember emotionally stronger events.
PUESTA AL DIA EN EMOCIONES
Recientes y crecientes estudios relacionados con las emociones están refundando esta área denominada ahora: neurociencia afectiva. Los cambios son enormes, a saber: 1) Si bien existen estructuras que procesan las emociones (amígdala, corteza orbitofrontal, cuerpo estriado ventral), ya no se acepta que las emociones y/o las actividades cognitivas, esten localizadas en compartimientos específicos y/o separados. Hay consenso mas bien en que las áreas procesadoras de las emociones están mezcladas con circuitos que tienen otras funciones cerebrales. 2) Que, funcionalmente el pensamiento lógico mas refinado necesita de la emoción. Sin esta, no hay razonamiento posible, ni toma de decisiones. La memoria, el razonamiento, la planificacion, la toma de decisiones, necesitan de la emoción. Las emociones no están separadas de los procesos cognitivos, contrariamente estan evolutivamente interrelacionadas mediante procesos cuya finalidad inicial tuvo que ver con salvar la vida a la mayoría de organismos vivos 3) Conocimientos que podrían   regular o autoregular (inhibiendo artificialmente la actividad de la amígdala), ciertas emociones desbocadas de la infancia temprana, evitando que estas dañen para siempre la personalidad de algunos niños. Según La Recherche, que publica una extensa entrevista a David J. Anderson (Seymour Benzer Professor of Biology; Tianqiao and Chrissy Chen Institute for Neuroscience Leadership Chair/Howard Hughes Medical Institute) y Ralph Adolphs (Professor of Psychology, Neuroscience, and Biology/Director, Caltech Brain Imaging Center), autores del libro  : The Neuroscience of Emotion, Princeton University Press, 376 p., a ser publicado  en Junio del 2018, que relata  la saga, historia y recientes descubrimientos de procesos  ligados a  las emociones.  Agregamos algunas visiones y extractos de esta interesante entrevista: 4) Refundar la neurociencia afectiva, empleando la optogenetica, el fMRI, biomarcadores soamticos de las emociones. 5) Explicar evolutivamente, como se desarrollaron las emociones y los procesos cognitivos cerebrales.  6) Según D. J. A, las primeras visiones científicas de las emociones las expreso Charles Darwin en: The Expression of Emotions in Man and Animals (1872), quien considero al sistema nervioso como la clave para interpretar las emociones. 7) D. J. A. define las emociones como estados internos, que afectan al cuerpo y la mente y que en el libro se vera el proceso de construcción de los principios fundacionales de la ciencia de las emociones, proponiendo ambos investigadores la adopción de una estructura común de uso, para   psicologos y neurologos. 8) En la literatura cientifica se alude al juego, la furia, el miedo, la tristeza, la sorpresa y el disgusto, como emociones primarias, idea que ambos investigadores esperan sea revisada, porque las emociones existieron antes de las palabras y cuando fueron etiquetadas se emplearon   palabras de uso común inadecuadas para caracterizarlas. En lugar de darles un nombre deberían ser definidas mediante una lista de características que reflejen el estado del sujeto, que lo ayuda a tomar decisiones criticas para su supervivencia y reproduccion. La idea es que las emociones nacieron cuando los reflejos simples no eran suficientes para sobrevivir, se necesitaban mejores aprendizajes, mas sensibilidad, y flexibilidad. Las emociones serian pues un invento evolutivo, en el que procesos cognitivos complejos (pensar y razonar), se habrían añadido a los reflejos primitivos. Las emociones serian parte de un   paquete de respuestas conductuales, frente a situaciones particulares que podrían ser rápidamente   desplegadas, un tema coste-beneficio de una decisión tomada.9)Las emociones no serian un obstáculo a la toma de decisiones. Contrariamente, la toma de decisiones discurriría previamente por una via emocional y otra cognitiva, siendo nuestro cerebro quien decidiría cual usar según las circunstancias. Según Antonio Damasio, cuando una decisión es tomada, las consecuencias son elevaluadas de antemano, asociándose los resultados a valoraciones positivas o negativas codificadas en el cerebro, para estados corporales futuros. Tomamos decisiones para sentirnos mejor. 10) Conceptos de aplicación a la   neuro-economia que ha desarrollado modelos computacionales de toma de decisiones teniendo en cuenta las emociones y, tambien a la consolidación de la memoria, ya que se tiende a recordar mejor los eventos emocionalmente mas fuertes.  

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Sunday, April 08, 2018

MAPseq








¿CAN WE UPLOAD OUR MIND TO A COMPUTER?

It’s  is spoken today about  the possibility to transfer  human brain information to a computer in order to immortalize it, so this possibility is no longer an exclusive property of sci-fi. As these hypotheses gradually begin to materialize through various experimental works, fiction  is vanishing. By gradually being   convinced of the poor design of the human body (short life, limited senses, genetic defects, standard intelligence) and the misconduct of certain human beings, which threaten to destroy the planet that shelters us, some visionaries such as: Julián Huxley (1957: Toward a new humanism), F. Nietzsche (1883-1886, Ubermensch, in: Also Sprach Zarathustra), JBS Haldane (1923: Dédalo and Ícaro the science of the future), ideas to which several transhumanists have recently joined, speak now of extending the useful life, rethink the brain’s functioning  and of transfer it entirely to computers. The transhumanists Anders Sandberg (Future of Humanity Institute, Oxford University, Éthics of brain emulations) and Nick Bostrom (Oxford, University), raised in 2008, the possibility of emulating the totality of a human brain, transferring the function of human nervous systems to softwares reassembling them ad infinitum, in computers. The researchers would scan in detail and at a certain resolution, the structure of a particular brain, building a model software with a physiology faithful to the original brain, so that, when functioning in an appropriate hardware, it would have an internal structure essentially original to the primal brain -immortalized the person- in that way. In 2012, Sebastián Seung (MIT, Princeton University), innovated the cerebral study creating maps of neural connections in the brain (conectoma). And, when few expected it, Anthony Zador (Cold Spring Harbor Laboratory), presents his MAPseq (Multiplexed Analysis of Projections by Sequencing: superdetailed and superfast aps of individual brain circuits), which will change the neuroscience and allow to detect (and: correct) schizophrenias, depressions, psychiatric disorders, etc. To do this, Zador injected genetically modified viruses carrying varieties of known RNA sequences (barcodes/information bits), to the body of a mouse. In a week, the viruses multiplied within the animal, reaching each neuron of the cerebral cortex, with different combinations of bar codes. Then,  researchers cut the brain into sections, analyzing them in a DNA sequencer, allowing barcodes to identify individual neurons and mapping in a precise and multicolored way (with fluorescent dyes), the individual connections of 50,000 neurons (identified in a week). The MAPseq technique is now very competitive, fast and very cheap.

¿PODEMOS LLEVAR NUESTRO CEREBRO A UNA COMPUTADORA?

Que   se hable hoy, de la posibilidad transferir    la información   de un cerebro humano a una computadora a fin de inmortalizarlo, ya no es predio exclusivo de la ciencia ficción. Al empezar gradualmente a materializarse estas hipótesis mediante diversos trabajos experimentales, la ficción va desvaneciéndose.  Al irse convenciendo poco a poco del mal diseño del cuerpo humano (corta vida, sentidos limitados, defectos genéticos, inteligencia standard) y de las   inconductas del mismo, que amenazan con destruir   al planeta que nos cobija, algunos visionarios como: Julián Huxley (1957: Toward a new humanism), F. Nietzsche (1883-1886. Die Ubermensch, in: Also Sprach Zarathustra), J.B.S Haldane (1923: Dedalo e Icaro la ciencia del futuro), a los que últimamente se han sumado diversos transhumanistas, se habla ahora de extender la vida útil, replantear el funcionamiento del cerebro y transferirlo íntegramente  a computadoras. Los transhumanistas Anders Sandberg (Future of Humanity Institute, Oxford University, Éthics of brain emulations) y Nick Bostrom (Oxford, University), plantearon el 2008, la posibilidad de   emular la totalidad de un cerebro humano trasfiriendo la función de sistemas nerviosos humanos a softwares reensamblándolas ad infinitum, en computadoras. Se escanearía en detalle y a cierta resolución, la estructura de un cerebro en particular, construyéndose un software modelo con una fisiología fiel al cerebro original, de modo que, al funcionar en un hardware apropiado, tendría una estructura interna esencialmente original al cerebro primigenio -inmortalizándose la persona-   de ese modo.  El 2012, Sebastián Seung (MIT, Princeton University), innovo el estudio cerebral creando mapas de conexiones neurales cerebrales (conectoma). Y, cuando pocos lo esperaban ahora    Tony Zador (Cold Spring Harbor Laboratory), nos presenta su MAPseq (Multiplexed Analysis of Projections by Sequencing: mapas superdetallados y ultraveloces de circuitos cerebrales individuales), que cambiarán la neurociencia y permitirán detectar (y: corregir) esquizofrenias, depresiones, alteraciones psiquiátricas, etc. Para ello, Zador inyecto virus genéticamente modificados portadores de variedades de secuencias conocidas de RNA (códigos de barras/bits de información), al cuerpo de un ratón. En una semana, los virus se multiplicaron dentro del animal, alcanzando a cada neurona del córtex cerebral, con distintas combinaciones de códigos de barras. Luego los investigadores   cortaron el cerebro en secciones, analizándolas en un secuenciador de DNA, permitiendo los códigos de barras la identificación de neuronas individuales y  mapeando en forma precisa y multicoloreada (con tintes fluorescentes), las conexiones individuales neuronales  de una 50 000 neuronas (identificadas en una semana). La técnica MAPseq, es hoy en día muy competitiva, veloz y muy barata.

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Wednesday, April 04, 2018

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA





RETHINKING THE II LAW OF  THERMODYNAMICS : QUANTIC  POINT OF VIEW
The second law of thermodynamics states that "the total entropy of an isolated system never decreases over time". In all spontaneous processes, nature allows the flow from  heat states to → cold, never the other way around. That is so, because heat always moves to increase entropy. Total entropy always increases. However, this seemingly unchanging Second Law,  established by physicists such as Joule, Kelvin, Carnot and others, just observing external processes (in balloons, steam engines), that  occurred on a large scale, ignoring what was happening at  level of atomic particles, issuing judgments (laws), in a holistic way. A recent experiment performed on atomic particles has shown an exception to this rule: the flow from a cold body to a hot one, violating the second law of thermodynamics, a phenomenon explained  now by quantum mechanisms, folllowing the same principles of the so called time’s arrow.  Thus, some quantum systems would have a mechanism to introduce exceptions to this seemingly inviolable rule, underlining the intimate relationship between: information-entropy-energy, as explained by the nascent science of quantum thermodynamics. The team of RobertoSerra (Federal University ABC of Sao Paulo, Brazil), aligned the spins of a C atom, one of H and 3 chlorides, with  a magnetic field causing both nuclei to join and be correlated (an inseparable whole : two-qubit quantumstate), a state with bizarre behaviors. A two-qubit system can be in 1 of 4 possible states: 00, 01, 10 and 11, its entropy being defined by the probability of being in each of these states. By comparing the entropy of unique qubits with the entropy of a correlated system, physicists have realized that it is possible to measure the amount of correlation. Experiments in this regard always start with 2 strongly correlated particles and as the experiment progresses, the particles gradually disintegrate,  the correlation weakens and the sum of the entropies decreases. If the total entropy suddenly decreases in an uncorrelated regular system, it would violate the second law. When the correlation is weak, it is possible that we are observing a reversed  entropic state,  one in which the heat of the cold state is directed to the hot state, in which  case   the cold qubit is colder and the hot one warmer, a  phenomenon explained by interrelations and negotiations between correlations and entropy. Some physicists postulate that in these cases -at least in isolated systems- the arrow of time would  follow a reverse route. Although this effect had already been predicted, it is the first time that the reversal is achieved in a physical system. In 2012, researchers from ESPCI ParisTech and CNRS in France induced water waves to retrace their original path. Some physicists would try to build a large-scale thermo-quantum machine to backward explore the origin of the universe and answer the question of why the universe started in a low entropy state. allowing entropy to increase through the history of the cosmos, following the arrow of time.

REPENSANDO LA II LEY DE LA TERMODINÁMICA: PUNTO DE VISTA CUANTICO

La segunda Ley de la termodinámica establece que “la entropía total de un sistema aislado nunca disminuye con el tiempo”. En todos los procesos espontáneos, la naturaleza permite el flujo de estados de calor a → fríos, nunca al revés. Es así, porque el   calor siempre se moviliza para incrementar la entropía.  La entropía total siempre aumenta, irreversiblemente. No obstante, esta aparentemente inmutable segunda Ley, fue establecida por físicos como:   Joule, Kelvin, Carnot y otros, apenas observando  procesos externos en globos, máquinas de vapor, que ocurrían a gran escala, ignorando lo que ocurría a nivel de las partículas atómicas, emitiendo juicios (leyes), holísticos. Un experimento reciente realizado en partículas atómicas ha demostrado una excepción a la regla: el flujo de un cuerpo frió hacia otro caliente, violando la segunda ley de la termodinámica, fenómeno explicado por mecanismos cuánticos, ley responsable -según algunos físicos- del flujo unidireccional del tiempo. Así, algunos sistemas cuánticos tendrían un mecanismo para introducir excepciones a esta regla aparentemente inviolable, subrayando la íntima relación entre: información-entropía-energía, según lo explica la naciente ciencia de la termodinámica cuántica. El equipo de Roberto Serra (Federal University ABC of Sao Paulo,Brazil), alineo los spins de un átomo de C, uno de H y de  3 cloruros, mediante un  campo magnético causando que ambos núcleos se unan y quedaran correlacionados (un  todo inseparable: two-qubit quantum state), un estado con   conductas bizarras.  Un sistema two-qubit puede estar en 1 de 4 estados posibles:  00, 01, 10 and 11, siendo su entropía definida por la probabilidad de estar en cada uno de estos estados. Comparando la entropía de qubits únicos con la   entropía de un sistema correlacionado, los físicos han caído en la  cuenta de que es posible medir la cantidad de correlación.  Los experimentos al respecto se inician con 2 partículas fuertemente correlacionadas y, a medida que el experimento progresa las partículas gradualmente se desunen,  la correlación se debilita y la suma de las entropías disminuye.   Si la entropía total disminuye súbitamente en un sistema regular no correlacionado, violaría la segunda ley. Cuando la correlación es débil, es posible que estemos observando un estado entrópico en reversa,  en el que el calor del estado frio es dirigido al  caliente,  condicionante de  que el    qubit frío sea más frío y el caliente, más caliente. Un fenómeno explicado por las interrelaciones y negociaciones entre las correlaciones y la entropía.  Algunos físicos postulan que al menos en sistemas aislados, la flecha del tiempo en estos casos también seguiría una ruta inversa.  Aunque este efecto ya había sido predicho, es la primera vez que la reversión se logra en un sistema físico. En el 2012, investigadores del ESPCI ParisTech and CNRS in France indujeron a ondas de agua a retrazar su vía original.  Algunos físicos intuyen construir una maquina termo-cuántica a gran escala para explorar vía retroceso  el origen  del universo y responder a  la pregunta de porque el universo se inició en un   estado de baja entropía. permitiendo que la entropía se incremente a través de la historia del cosmos, siguiendo la flecha del tiempo.

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